[发明专利]一种用于VOCs浓缩净化的组合式分子筛吸附剂、方法及装置

说明书

本发明涉及一种用于VOCs浓缩净化的组合式分子筛吸附剂、方法及装置，组合式分子筛吸附剂包括沿待处理的VOCs废气流向依次设置的微孔型蜂窝分子筛层、条形分子筛层及介孔型蜂窝分子筛层；吸附时，待处理的VOCs废气依次流经微孔型蜂窝分子筛层、条形分子筛层及介孔型蜂窝分子筛层；脱附时，脱附气流依次流经介孔型蜂窝分子筛层、条形分子筛层及微孔型蜂窝分子筛层。与现有技术相比，本发明对VOCs的吸附性能有明显提升，脱附效率能够保持在96％以上，其浓缩后的VOCs高值浓度下降，降低了焚化炉的闪爆风险及负荷，从而降低尺寸，节约成本。

技术领域

本发明属于VOCs净化处理技术领域，涉及一种用于VOCs浓缩净化的组合式分子筛吸附剂、方法及装置。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)主要包括烃、醛、酮、醇、醚、酯等多种有机物，大部分来自石油化工、涂料、喷漆、印刷、橡胶、农药等各种化工生产过程，是目前第二大空气污染物，具有种类繁多、低浓度、气量大、难治理的特点。VOCs排入大气中即使在较低的浓度下也会破坏大气中的臭氧层，对人体的呼吸系统等产生刺激作用，严重时会诱发人体病变。

目前，吸附法是常用的VOCs净化方法之一，其工艺成熟、操作简单、运行成本低、净化效率高。其中，蜂窝转轮和转筒式吸附已实现了工业应用。但在实际使用过程中，无论单独使用蜂窝活性炭还是分子筛，都不能完全吸附VOCs中的组分，对大分子类有机物难以吸附。另外，单一蜂窝分子筛在高温下吸附的VOCs脱附较快，短时间内大量脱附的VOCs极易造成下游焚烧炉内VOCs浓度快速上升，在焚烧过程中可能造成闪爆等安全问题。此外，高浓度的VOCs脱附气体会增加下游焚化炉的尺寸和功率，不仅设备制造成本上升，而且能源浪费严重，不符合节能减排的要求。

CN104801283A和CN107159131A公开了将活性氧化铝、活性炭及高岭土等物料混合后经挤压成型制备VOCs复合吸附剂。CN111408342A介绍了利用水热晶化直接制备ZSM-5和Y型分子筛的高硅复合分子筛粉体，经喷雾成型后制得高硅复合分子筛吸附剂。CN107029668A介绍了将分子筛和活性炭粉以及各种添加剂混合后进行挤压成型制备蜂窝复合吸附剂。CN105435582A介绍了将分子筛转轮和蜂窝活性炭转轮同轴、同直径对接来扩大吸收范围。然而，这些现有技术主要是从吸附剂的制备及转轮装置方面进行优化来提高吸附范围和吸附效率，步骤繁琐，成本较高，且活性炭很难进行高温再生。同时，吸附后会形成二次污染物，不易实现工业化。

因此，需要寻找简单有效的技术对VOCs吸附浓缩方式进行优化改进，以达到既能扩大吸附范围，提高吸附效率，同时又可对VOCs的脱除效率实现有效控制，以减少焚化炉的安全问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于VOCs浓缩净化的组合式分子筛吸附剂、方法及装置。本发明吸附性能高，脱附温度低，脱附速率适中，能够实现吸附、脱附及下游焚烧炉氧化燃烧的安全稳定连续生产，且可减小焚烧炉的尺寸，降低成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于VOCs浓缩净化的组合式分子筛吸附剂，该组合式分子筛吸附剂包括沿待处理的VOCs废气流向依次设置的微孔型蜂窝分子筛层、条形分子筛层及介孔型蜂窝分子筛层。

进一步地，所述的微孔型蜂窝分子筛层的体积占组合式分子筛吸附剂总体积的40％-60％，所述的条形分子筛层的体积占组合式分子筛吸附剂总体积的10％-30％，所述的介孔型蜂窝分子筛层的体积占组合式分子筛吸附剂总体积的10％-30％。

进一步地，所述的微孔型蜂窝分子筛层中，活性组分包括ZSM-5分子筛或Y型分子筛中的一种或两种，比表面积≥250.0m²/g，孔容为0.15-0.35g/cm³，平均孔径为1-4nm，其主要吸附小分子及中分子大小的VOCs。